CN103326639A - 低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器 - Google Patents

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蔡彬
杨建旭
周士贵
张立臣
张玉乔
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Abstract

本发明公开了一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，属于电机控制领域。它包括全桥变频电路模块、DC/DC斩波电路模块、主控电路模块、信号采集与调理电路、人机交互界面以及电流电压和气隙传感器；全桥变频电路模块采用定子阻抗补偿的恒压频比控制方式为盘式电机定子提供频率低至0.1Hz的三相交流电，并采用滑模转子位置估算法；DC/DC斩波电路模块为盘式电机转子提供悬浮及旋转所需的直流励磁电流；主控电路模块按预定的控制算法控制全桥变频电路和DC/DC斩波电路，驱动盘式电机运转。本发明集悬浮和变频驱动控制于一体，无需位置和速度传感器，所需电源功率小，成本低，尤其适合驱动低速大扭矩磁悬浮盘式同步电机。

Description

低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器
技术领域
本发明涉及一种变频控制器，尤其是一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，属于电机控制领域。
背景技术
目前盘式电机功率小、转速大，铁心制作困难、成本高。对于需要低转速的情况，必须加装减速机构，造成系统结构复杂、零部件多、可靠性低，因而无法胜任低转速、大转矩的场合。而制约低速、大转矩盘式电机发展的另一个重要原因是目前还没有与之配套的变频控制器。
发明内容
本发明的主要目的在于：针对上述制约低速、大转矩盘式电机发展的因素，提出一种与低速大功率磁悬浮盘式同步电机配套的变频控制器，使之得以推广应用。
本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器包括全桥变频电路模块、DC/DC斩波电路模块、信号采集与调理电路模块、人机交互界面模块、主控电路模块、以及电压传感器、电流传感器和气隙传感器等。所述全桥变频电路模块的输出端与磁悬浮盘式同步电机的定子相连，为定子提供频率低至0.1Hz的三相交流电。所述DC/DC斩波电路模块的输出端与磁悬浮盘式同步电机的转子相连，为盘式同步电机提供悬浮及旋转所需的直流励磁电流。所述信号采集与调理电路模块采集各种电压、电流信号和盘式电机定子与转子之间的气隙，并输出至主控电路模块。所述人机交互界面模块包括键盘、LED指示灯和LCD显示屏等。所述主控电路模块分别与信号采集与调理电路模块、人机交互界面模块、全桥变频电路模块、DC/DC斩波电路模块相连。
所述主控电路模块根据信号采集与调理电路模块采集到的信号和人机交互界面模块传来的指令，依据预定的控制算法，输出适当的PWM信号，控制全桥变频电路模块和DC/DC斩波电路模块，从而驱动盘式电机运转。
所述DC/DC斩波电路模块为Boost电路，也可以是H桥电路，实现悬浮控制功能。
本发明的有益效果是：集悬浮和变频驱动控制于一体，无需速度传感器和位置传感器，所需电源功率小，成本低，损耗小，尤其适合驱动低速大扭矩磁悬浮盘式同步电机。
附图说明
附图为本发明变频控制器的原理结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
如附图所示，本发明低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器包括全桥变频电路模块1、DC/DC斩波电路模块2、信号采集与调理电路模块3、人机交互界面模块4、主控电路模块5、以及电压传感器6、交流电流传感器7、直流电流传感器8和气隙传感器9。
所述全桥变频电路模块1一端与直流电源A11相连，另一端与磁悬浮盘式同步电机10的定子连接；所述全桥变频电路模块1采用定子阻抗补偿的恒压频比控制方式输出频率低至0.1Hz的三相交流电，同时采用滑模转子位置估算法实现旋转控制，因而无需位置传感器和速度传感器。
所述DC/DC斩波电路模块2一端与直流电源B12相连，另一端与磁悬浮盘式同步电机10的转子相连，为磁悬浮盘式同步电机10提供旋转所需的直流励磁电流，并根据气隙传感器9测出的定子和转子之间的气隙调节输出电流，使悬浮气隙保持恒定，实现稳定悬浮。
所述信号采集与调理电路模块4采集全桥变频电路模块1和DC/DC斩波电路模块2的输入电压，并分别与电压传感器6、交流电流传感器7、直流电流传感器8和气隙传感器9相连，采集各种电压、电流信号和盘式电机定子与转子之间的气隙，并输出至主控电路模块。
所述人机交互界面模块4包括键盘、LED指示灯和LCD显示屏等，键盘上设有起、停、加速、减速增加扭矩、减小扭矩按键，也可以由上位机通过RS485与主控电路模块5通讯，实现相应操作。
所述主控电路模块5分别与信号采集与调理电路模块3、人机交互界面模块4、全桥变频电路模块1、DC/DC斩波电路模块2相连，根据信号采集与调理电路模块3采集到的信号和人机交互界面模块4传来的指令，依据预定的控制算法，输出适当的PWM信号，控制全桥变频电路模块1和DC/DC斩波电路模块2，从而驱动盘式电机运转。

Claims (5)

1.一种低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，包括全桥变频电路模块、DC/DC斩波电路模块、信号采集与调理电路模块、人机交互界面模块、主控电路模块、以及电压传感器、电流传感器和气隙传感器，其特征在于：所述全桥变频电路模块的输出端与磁悬浮盘式同步电机的定子相连；所述DC/DC斩波电路模块的输出端与磁悬浮盘式同步电机的转子相连；所述信号采集与调理电路模块与主控电路模块以及电压、电流和气隙传感器相连；所述人机交互界面模块与主控电路模块相连；所述主控电路模块分别与信号采集与调理电路模块、人机交互界面模块、全桥变频电路模块、DC/DC斩波电路模块相连。
2.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，其特征在于：所述全桥变频电路模块采用定子阻抗补偿的恒压频比控制方式输出频率低至0.1Hz的三相交流电，且采用滑模转子位置估算法，因而无需位置传感器和速度传感器。
3.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，其特征在于：所述DC/DC斩波电路模块为Boost电路，也可以是H桥电路，为盘式同步电机提供悬浮及旋转所需的直流励磁电流实现悬浮控制功能。
4.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，其特征在于：所述信号采集与调理电路模块采集各种电压、电流信号以及盘式电机定子与转子之间的气隙。
5.根据权利要求1所述低速大功率磁悬浮盘式同步电机用变频控制器，其特征在于：所述主控电路模块根据信号采集与调理电路模块采集到的各种信号和人机交互界面模块传来的指令，依据预置的控制算法，输出适当的PWM信号，控制全桥变频电路模块和DC/DC斩波电路模块，从而驱动盘式同步电机运转。
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C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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